fosforo

FOSFORO, ARSENICO Y ANTIMONIO
Presencia del fósforo en la naturaleza
El fósforo, de símbolo atómico P, es un elemento abundante en la
naturaleza.
Los principales minerales que lo contienen son los apatitos:
éstos tienen una composición intermedia entre el Ca4(PO4)2X2 y el
Ca5(PO4)3X, donde X= F, Cl, OH, 1/2CO3 [fluoro, cloro, hidroxo,
carbonatoapatitos).
El fósforo es un componenteesencial de los huesos y dientes de
los animales. Los huesos están formados en su mayoría por
fosfato de calcio Ca3(PO4)2.
As y Sb aparecen más dispersos, acompañan a otros sulfuros
(piritas de arsénico: FeAsS, Sb2S3, Bi2S3 etc).
El As es un elemento perturbador en la metalurgia del cobre y del
plomo ya que su sulfuro, As2S3, se presenta asociado al CuS y
PbS. Su separación durante lasoperaciones mineras genera altas
concentraciones de As (Problema en P.N. Doñana, mayo 1998)
Abundancia relativa en la corteza (en gr/tn)

P
1180

As
5

Sb
1

Bi
0.2

Obtención del fósforo
El fósforo lo obtuvo por primera vez Henning Brandt en 1669.
El método de obtención partía de ingentes cantidades de orines
dejados descomponer durante largo tiempo. Después se
destilaban,condensándose los vapores en agua. Se obtenía así
obteniéndose un producto blando que en la oscuridad irradiaba
luz. Este extraño fenómeno causó la lógica sensación allí donde se
mostraba. Fue, por tanto, el primer elemento aislado a partir de un
material biológico.
En 1833 la sociedad occidental descubrió lo fácil que era producir
una llama utilizando cerillas de fósforo blanco. Sin embargo
cientos demujeres que trabajaban en las fábricas de cerillas
murieron debido a la extrema toxicidad del P blanco.
Su nombre deriva de las palabras griegas phos (luz) y phorus
(portador); el fósforo es el portador de luz.
Actualmente se obtiene, en una escala de millones de
toneladas/año, por reducción del fosfato con carbón de coque, en
presencia de sílice (SiO2):
2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C (1500ºC)P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO

La reacción puede considerarse como una reacción ácido-base,
seguida de una reacción redox.
Acido-base:
2 Ca3(PO4)2 + SiO2

P4O10 + 6 CaSiO3

Reducción:
P4O10 + 10 C

P4 + 10 CO

El CaSiO3 separa como escoria. En las condiciones de reacción, el
fósforo se volatiliza (mezcla P4 y P2) y se condensa bajo agua
como P4. El proceso consume una cantidad ingentede
electricidad.
Equilibrio P4 (800 ºC)

P2

La mayor parte del fósforo obtenido se destina a la obtención de
ácido fosfórico.
Los restantes elementos se obtienen por reducción con H2 o C de
los óxidos correspondientes.

Diferencias entre el fósforo y el nitrógeno
En este grupo, el del Nitrógeno, coexisten dos elementos no
metálicos muy diferentes: el reactivo fósforo P4 frente alinerte
N2. La diferencia de reactividad está relacionada con las muy
diferentes energías de enlace.
Energías de enlace (kJmol-1)

N≡N : 942
N=N : 418
N-N : 158

P≡P : 481
P=P : 310
P-P : 200

La energía de enlace triple N≡N es aproximadamente 6 veces
mayor que la del enlace sencillo, mientras que para el fósforo
apenas si llega a ser 2.5 veces superior. Esta diferencia es
relevanteen relación con el número y tipo de compuestos con
enlaces P-P que se forman. Por ello, la catenación vuelve a ser
más importante para el elemento del tercer período, P, que para el
del segundo, N, al igual que ocurría en el grupo 16. Mientras el N
no presenta ningún alótropo, el P presenta varios
N
Forma enlaces pπ-pπ fuertes
No expande su octeto
Enlace pπ-dπ es raro

P
No formaenlaces pπ-pπ
Si que expande su octeto
Forma frecuentemente enlaces
pπ-dπ débiles o moderado

Alotropía en el fósforo
El fósforo, al igual que ocurre con el S, se presenta en varias
formas alotrópicas. Sus propiedades (aspecto e incluso
reactividad) varían sustancialmente de unas a otras. Todas ellas
contienen enlaces sencillos P–P.
a: fusión + sublimación a vacío
b: calentamiento >250Oc...